恒比例变速集合传动装置制造方法
【专利摘要】一种恒比例变速集合传动装置，将一群摩擦副集合排列到同一转轴上垒加传力实现大功率变速传动。行星轮(6)制成扁平状以内孔滑套集合在心轴(5)上，各心轴(5)与滑块(18)联接，滑块(18)安装在转盘(19)滑槽里并有螺旋牙齿与锥齿轮(17)的径向螺旋相啮合，当一个小锥齿轮(16)固连的外齿轮(15)受到插销(10、11)的拨动时得到自行调速传动，输出机构每一转得到恒定比例的升降速。采用内外双向碟簧(4、22)分别将主动轮(3)及外压圈(7)压紧，其压紧力与各转速和转矩增减相一致，实现恒功率传动。行星轮的调速位移由径向螺旋传动完成，操控轻松省力。行星轮(3)的圆周运行势必产生的离心力不再产生对加压特性的不利影响，输入高转速得到突破。
【专利说明】恒比例变速集合传动装置
【技术领域】
[0001]一种恒比例变速集合传动装置，输出转速成恒比例升降速，适用于恒线速的缠绕类传动；一群摩擦副集合排列共同传力，实现了大功率传动；内外双向加压机构达到恒功率传动的转矩与摩擦力始终成正比变动，大幅度提高效率和承载能力；行星轮圆周运行产生的离心力被转移使输入高转速不受限制。
【背景技术】
[0002]变速传动，尤其是恒线速的缠绕类传动，卷筒直径的逐渐增加作恒线速的转速应按比例逐渐降低，每转一圈，转速减小才能使线速恒定。
[0003]摩擦传动依靠压紧力才能形成摩擦力，传动副间的接触应力限制了大功率传动。每个接触传力点只能按许用接触应力承载，所以加压特性影响效率的提高。作恒功率传动转矩的增加需要压紧力同步增大，但通常结构很难达到增减一致性，甚至相矛盾，如德国发明专利DISO的高转速其压紧力最大，发热与磨损严重，使用寿命降低。还有离心力与角速度平方值成正比，附加作用形成高压紧力，而高转速所需的压紧力较小，这个矛盾限制了高转速输入，迄今为止摩擦副无级变速很难制成大功率、恒功率、高效率、高寿命产品。
[0004]行星传动行星轮的径向位移才使工作半径增减变动，通常是采用巨大的轴向挤压力，迫使行星轮作径向移距，并且操控力矩过大，增加动能消耗。
[0005]汽车变速采用无级变速传动其匹配性最佳，但是无级变速的承载能力和效率过低影响到车用变速传动的应用。
【发明内容】
[0006]一种恒比例变速集合传动装置，将一群单层摩擦副集合排列成共同传力，各单个垒加构成大功率传动。以输出机构自行调速达到每一转的升降速成恒定百分比，实现了恒线速缠绕传动。采用内外双向加压机构，分别将各主动轮及各个外压圈各自压紧着，其压紧力产生的摩擦力始终与恒功率传动的转矩对压紧力的所需相一致，有效提高了效率和承载能力。还有行星轮在圆周运动必须产生的离心力被转移了，所以高转速输入不受限制。
[0007]下面详细说明结构、形状各细节:
[0008]1.集合排列传动机构
[0009]摩擦传动副受材料的接触应力强度限制，各传力点的载荷在许用范围内才有高寿命和安全热载荷。所以传力点越多其承载力越大。将单层传动副集合垒加到同一传动轴上，由传动轴将输入的总功率分散到各排及各个传动副上，每个传动副以额定载荷运行，然后又集合到同一输出机构，汇成大功率传递。
[0010]多个主动轮夹紧了多个行星轮，外围也有多个外压圈夹紧着行星轮，作行星运行。主动轴以键联接各个主动轮，主动轮每每传动了各个行星轮自转，所有行星轮又受到外压圈的压紧，形成行星轮的自转及公转，即行星轮以内孔滑套在心轴上，各心轴联接于滑块中，各滑块联接到一个转盘的滑槽里，转盘与一锥齿轮组合，锥齿轮有径向螺旋与滑块的螺旋牙齿相啮合，锥齿轮还与小锥齿轮相啮合，这样构成输出转动，就是从行星轮的公转带动心轴、滑块、转盘及锥齿轮同转，输出转矩。各个行星轮在各单列层面里构成组合排，各个单排集合成垒加的多排，使所有的行星轮的公转以心轴传递到同一个转盘，成为集合式传动。只要列数足够，大功率不受限制。
[0011]2.加压机构
[0012]每个行星轮要有主动轮和外压圈在径向内外压紧着，而多排的主动轮和外压圈只要有内外碟簧压紧着，就形成所有的主动轮和各外压圈连锁压紧了各个行星轮，所需压紧力单排与多排相近，因而大幅度提高了效率。
[0013]高转速，碟簧压紧各个主动轮，主动轮又夹紧各行星轮，其压紧点在行星轮近中心小工作半径处，由于力臂小，所需的压紧力较大，即碟簧压得最紧。而外压圈的碟簧将外压圈压紧行星轮在边缘大工作半径处，因为力臂较大，所需的压紧力较小，这时外碟簧压得最松。
[0014]低转速，行星轮以内孔滑套于心轴上随同心轴向外位移，使主动轮夹紧在工作半径较大处，所需压紧身力应降低，这时因行星轮厚度减薄，碟簧松开，压紧力减小，符合需求。而外压圈的接触传力点移到行星轮的近中心小工作半径上，需有较大的压紧力，这时由于行星轮的中心厚度增大了各外压圈的间距，碟簧的压紧力增大，形成的较大压紧力正是低转速高转矩的所需。上述加压特性是内外双向加压机构的效果。
[0015]3.行星轮制成扁平垫圈状，其楔角小，常取0.5°?1°，且轴向尺寸减小，结构更紧凑。近于平面状的行星轮，同样的碟簧力下，容易压紧，所需总压紧力减小，有利于效率的提高。多个行星轮以内孔滑套在心轴上，各个行星轮共同推动心轴作功，使输出机构在各个行星轮的集体力矩下，成为大功率传递。
[0016]4.滑块与套圈联接着心轴及转盘,转盘与输出轴构成输出机构、滑块在转盘滑槽里升降位移就是心轴及行星轮的径向升降位移。转盘里安装锥齿轮，锥齿轮有径向螺旋与滑块的螺旋牙齿相啮合成螺旋传动副，当锥齿轮与啮合的小锥齿轮传动时，锥齿轮与滑块的螺旋传动使滑块在转盘滑槽里径向升降位移，带动心轴及行星轮径向移动，其工作半径增减变动，输出转速无级变速。
[0017]5.小锥齿轮与外齿轮固联，输出机构连同小锥齿轮及其外齿轮转动中，受到插销拨动时，外齿轮转动一角度，也就是使小锥齿轮相对与锥齿轮转动一角度，螺旋副产生一移距，输出转速得到升降，这就是自行调速机构，是由输出机构的带动，每一转使插销拨动一转角，达到自传调速。插销退出，外齿轮停止自转，调速也停止。由于输出每一转，其转角恒定，所以调速升降的比例即转速变化百分率始终恒定，对于卷简其缠绕的线速恒定，而转速同步变动。
[0018]6.插销与外齿轮的啮合的径向距离变动使转角大小变动，调速该距离可控制升降速的快慢。还有插销的控制可手动及电动，或自动控制。改变小锥齿轮与外齿轮相啮合距离大小改变外齿轮齿数多少、改变锥齿轮与小锥齿轮的传动比、改变螺旋副的螺距都能改变调速速率，按需选用。对于车用变速传动，可设计成快速调速。
[0019]7.在整个变速范围实现恒功率高效率传动
[0020]摩擦副传力依靠压紧力产生摩擦力传递转矩，作恒功率的转速与转矩成反比例，所以转矩逐渐增减其压紧力也要逐渐增减才获高效率，由于主动轮其转速不变，压紧力可以不变，而外压圈与行星轮之间的压紧力须成正比增减。由于外碟簧加压到外压圈上，碟簧件数少，甚至是单片，所以其再压缩量较大，压紧力增减较大，符合作恒功率传动的加压特性要求。
[0021]8.行星传动的行星轮作圆周运行势必产生离心力，高转速离心力升高，这个离心力通常的影响是使外压圈附加压紧行星轮，而主动轮会附减压紧行星轮。由于高转速外压圈应较小压紧而主动轮应较大压紧，与离心力作用却成矛盾，成为技术难题。只有将行星轮以内孔滑套在心轴上，心轴又联接于滑块套筒中转动，使行星轮的离心力作用到心轴及滑块上，消除了离心力对主动轮及外压圈的不利影响。因而输入高转速得到突破。
[0022]9.行星轮的楔角大小是按轴向压紧便于产生径向移动，所以楔角应大于摩擦角。由于本结构行星轮的径向位移是心轴及滑块位移的带动，所以行星轮的楔角采用0.5°~1°。小楔角使正压力相对增大，减小了总压紧力，减少损耗和发热，提高效率和寿命。
[0023]10.调速机构是控制行星轮的径向位移，将通常靠轴向强力挤压得到径向移动改变为由径向螺旋副的转动产生螺旋升降，带动滑块与心轴及其行星轮作径向位移，达到转速升降，调速轻松省力。由于螺旋传动由输出机构的自转形成插销与外齿轮及其小锥齿轮与锥齿轮联同螺旋副的传动，不再采用外力传动，具有节能效益。利用输出转矩自行带动调速传动传力短时或瞬间进行，由于惯性力的利用，输出转矩未受影响。所以输出机构自行调速传动和操控，实现了快速调速，更适合于车用变速传动。 【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是恒比例变速集合传动装置的结构总图
[0025]图2是恒比例变速集合传动装置行星轮形状结构
[0026]图3是恒比例变速集合传动装置主动轮形状结构
[0027]图4是恒比例变速集合传动装置外压圈形状结构
[0028]图5是恒比例变速集合传动装置外齿轮与插销结构示意图
[0029]图6是恒比例变速集合传动装置大小锥齿轮及滑块螺旋传动副
[0030]图7是恒比例变速集合传动装置的高低极限限位机构图
【具体实施方式】
[0031]图1中，转轴(2)输入动力，并传递到各个主动轮(3)，各个主动轮(3)被碟簧组
(22)压紧着，并且压紧各行星轮(6)，使各个行星轮(6)自转，行星轮(6)又被外压圈(7)压紧，并且不作转动就形成了行星轮(6)以内孔推动心轴(5)作圆周公转。由于心轴(5)联接于滑块(18)的套筒(23)中，边转动边推动滑块(18)及其转盘(19)进行输出运行。滑块(18)与锥齿轮(17)以螺旋副传动，当插销(10、11)拨动外齿轮(15)时，小锥齿轮(16)啮合着锥齿轮(17)使其转动，通过螺旋传动使滑块(18)带动心轴(5)及行星轮(6)作径向位移，达到无级变速。
[0032]输出转盘(19)与输出轴(20)及轴承(21)等输出转矩，左右二端盖(1、14)和机座(9)构成恒比例变速集合传动装置。恒比例变速就是输出转一圈，外齿轮(15)被转动一角度，升降转速为定值。对于缠绕类传动，其所缠绕的线速度保持恒定，卷简直径每增一层(圈)转速按比例降低，卷筒直径从100毫米增大到1000毫米，转速从1000转/分变为100转/分，其线速度相等，均为100X1000 = 1000X100的等量。
[0033]摩擦传动须压紧着才产生摩擦力，采用内外双向碟簧分别压紧主动轮(3)及外压圈(7)，由于主动轮(3)与外压圈(7)夹紧行星轮(6)的工位不同即行星轮(3)的工作半径大小不同，工作半径小就是力壁短，工作半径大即力臂长，在转矩相等时工作半径小需要较大的压紧力，所以高转速主动轮(3)压紧行星轮(6)的力较大，而外压圈(7)压在大工作半径上，所需压力要小，这时碟簧(22)最紧而碟簧(4)最松，这就是内外双向碟簧的加压特性，每一转速、转矩与压紧力始终相一致，压紧力与转矩同步增减变化才有高效率。
[0034]行星轮(6)圆周运行产生了离心力，并作用到心轴(5)上，再经套筒(23)及滑块
(18)与锥齿轮(17)相啮合的螺旋副上，所以主动轮(3)及外压圈(7)在各自碟簧力压紧行星轮(6)时已经被消除了离心力的附加影响，所以高转速圆周运行不受限制。调速控制机构是插销(10、11)是否插进与外齿轮(15)的拨动关系，可手动或者电动，常用电磁铁的推压自动操控。
[0035]输出升降速的极限控制是由一心轴(5)的外圆与调速限位杆件(8)上下点的碰动，并推动开关，进行显示与控制。从输入端盖(I)联接机座(9)到输出端盖(14)及其相关轴承等机构，构成整机作大功率、恒功率、高效率高输入转速传动，并且自行调速传动以及快速变速控制，应用于车用无级变速具有高效益。
[0036]图2中表明行星轮的形状是扁平型、二锥工作面的楔角为0.5°~1°。
[0037]图3中，是二种主动轮的形状结构，图3a是左右外端主动轮图，3b是中间主动轮的结构。
[0038]图4中，外压图的结构，图4a是外端外压圈，图4b是内列各外压圈的结构形状。
[0039]图5是插销、外齿轮相关工位，当插销(11) I'插进外齿轮(15)并相拨动，外齿轮
(15)带动小锥齿轮(16)转动一角度。图5a是剖视图，5b是俯视。
[0040]图6是插销(11)、外齿轮(15)、小锥齿轮(16)、锥齿轮(17)、滑块(18)及套筒(23)与心轴(5)结构工位图，锥齿轮(17)制成径向螺旋齿槽及锥齿圈，相啮合着小锥齿轮(16)及带螺旋齿的滑块(18)，滑块的径向位移带动心轴(5)的移动，心轴(5)的移动就是集合其上的行星轮(6)的移动，达到工作半径增减，输出转速升降。
[0041]图7中，限位杆⑶固联于机座(9)上，并伸进机座(9)的内腔，当心轴(5)作径向升降位移时碰到限位杆(8)的上下二触头，产生径向移动，并使限位开关(8)4'动作或显示，达到极限控制。(8)1'是套管，(8)2'是弹簧。(8)3'是螺套，调整工位。一旦心轴
(5)作径向移动到达极限时就会停止或者返回。
【权利要求】
1.一种恒比例变速集合传动装置，将一群摩擦副集合排列到同一转轴⑵上垒加传力，行星轮(6)制成扁平状以内孔滑套集合到心轴(5)上，所述心轴(5)联接于滑块(18)的套圈(23)中，各所述滑块(18)安装在转盘(19)的滑槽里，所述滑块(18)有螺旋牙齿与锥齿轮(17)的径向螺旋齿槽相啮合，所述锥齿轮(17)有锥齿与小锥齿轮(16)相啮合，所述小锥齿轮(16)固连着外齿轮(15)，还有可控插进的插销(10、11)与所述外齿轮(15)发生拨动时即产生自行调速传动；采用有内外双向碟簧(4、22)分别将主动轮(3)及外压圈(7)压紧着；限位杆(8)与所述心轴(5)的升降时相接触的碰撞而具有高低转速的极限限位控制。
2.根据权利要求1所述的恒比例变速集合传动装置，其特征是各单个所述主动轮(3)以键联接在转轴(2)上，并压紧着所述行星轮(6)，各所述外压圈(7)于外围压紧了相对应的所述行星轮(6)构成集合排列的摩擦副传动机构。
3.根据权利要求1所述的恒比例变速集合传动装置，其特征是所述行星轮(6)是扁平状，其楔角在0.5°~1°，内孔与所述心轴(5)滑动配合。
4.根据权利要求1所述的恒比例变速集合传动装置，其特征是所述滑块(18)与所述锥齿轮(17)以及所述转盘(19)构成径向螺旋传动，达到所述行星轮(6)的调速位移，并且这种螺旋传动由输出机构自行传动。
5.根据权利要求1所述的恒比例变速集合传动装置，其特征是所述插销(10、11)分别使所述外齿轮(15)作升或降调速，并且一次拨动其转角定值，达到升降速按恒比例变动。
6.根据权利要求1所述的恒比例变速集合传动装置，其特征是采用多件所述碟黄(22)压紧所述主动轮(3)、单件所述碟簧(4)压紧所述外压圈(7)，形成增减变动的加压特性。
7.根据权利要求1所述的恒比例变速集合传动装置，其特征是所述行星轮(6)以内孔滑套在所述心轴(5)上，所述心轴(5)又与所述滑块(18)联接，将所述行星轮(6)的圆周运行时形成的离心力转移到所述滑块(18)上，就是所述行星轮(6)的离心力传递到所述心轴(5)及所述滑块(18)上，就是所述行星轮(6)的离心力转移在所述滑块(18)上。
【文档编号】F16H57/02GK103883697SQ201210583892
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月23日 优先权日:2012年12月23日
【发明者】陈驰川 申请人:陈驰川